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前言

CoreScanner芯體密度X-光掃描成像與元素分析系統(tǒng)結合了X-射線熒光分析(X-ray Fluorescence)、數(shù)字X-射線密度成像（digital x-ray micro radiography）和高分辨率數(shù)字光學成像技術，實現(xiàn)多種樣芯的非接觸式測量，用于土壤、土芯、海洋或湖底的沉積物、巖石、洞穴堆積物（如鐘乳石），泥炭塊、巖芯等的密度和元素分析?？蓽y量的元素有Al、Si、S、Cl、K、Ca、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Hg、Pb等，其中許多可測至痕量水平以下，對靈敏度和分辨率要求較高的研究尤其適合。系統(tǒng)可應用于土壤分析，環(huán)境污染調(diào)查、地質(zhì)勘探、海洋研究等領域。

原理

土壤元素分析系統(tǒng)采用XRF、數(shù)字X-射線密度成像和高分辨率數(shù)字光學成像技術，非破壞性測量，獲得樣品高分辨率的數(shù)碼圖像，然后利用系統(tǒng)軟件對所得圖像信息進行分析。

系統(tǒng)特點

l 結合了XRF、數(shù)字X-射線密度成像、數(shù)字光學成像技術

l X射線熒光分析，提供Al以上的多種元素的濃度數(shù)據(jù)（Al – U）

l 數(shù)字X射線密度成像用于樣品的高級分析

l 可掃描分析土芯等樣品

l 實現(xiàn)多種元素同時檢測

l XRF靈敏度達PPM級

l 檢測效率高，10分鐘即可完成1米樣品的掃描分析

l 穩(wěn)定，可靠，重現(xiàn)性好

l 靈敏度和精確度高

l 非接觸式分析，不破壞樣品

l 可超負荷工作，每年可工作幾千小時

系統(tǒng)組成

u X-射線發(fā)生器

u X-射線管

u X-射線安全防護系統(tǒng)

u X-光束準直儀

u X-射線成像檢測系統(tǒng)

u XRF元素分析儀

u 光學攝像頭

u 機動樣品臺及樣芯固定裝置

u U-型樣品槽

u 2臺工作站

u 軟件及驅(qū)動

u X-光箔

u UPS（不間斷電源）

u 設備冷卻裝置

技術指標

1. 測量原理：X-射線熒光分析、數(shù)字X-射線成像技術、高分辨率光學成像技術。

2. 分辨率：X-射線：

2 扁平光管光束0.2x20mm，其中0.2對應沉積物的長度方向。

2 X-射線熒光光束：常規(guī)分辨率0.2mm，**分辨率0.1mm（需定制）

2 X-射線成像分析，**分辨率20μm

3. X-射線發(fā)生器功率：60 kV，55 mA，**功率3.3 kW

4. X-射線管：鉻管或鉬管，**功率2.2 kW（鉻管）和3.0 kW（鉬管），質(zhì)保壽命為2000h，期望壽命為3000~5000h。

5. X-射線檢測器：用于X-射線數(shù)字密度成像，含有1000個感應元件，每個感應元件拍攝20μm寬的樣品圖像，動態(tài)范圍達數(shù)十倍，樣品**成像厚度60mm。

6. SDD硅漂移檢測器：電子冷卻，用于XRF檢測，可以記錄Al – U的任何元素的標識輻射，5.9 keV時，能量分辨率大約140 eV。單次掃描即可完成所有元素的檢測。

7. 增強型光學成像單元：3x16bit數(shù)字RGB彩色CCD光學攝像頭和光學圖像信息采集軟件，采用正交偏振濾光片技術和眩光降低技術，可以獲得非常高的圖像質(zhì)量。攝像頭光學分辨率為50μm，以兩種模式掃描，快速模式（分辨率200μm）和高分辨率模式（分辨率50μm），掃描圖像寬約100mm。

8. X-射線防護裝置：測量過程中，打開儀器時，X-射線自動關閉。

9. 樣品臺：自動樣品臺長1800mm，*小步進20μm，溫度穩(wěn)定時重現(xiàn)性好。

10. 樣品槽：樣品槽帶手動調(diào)節(jié)裝置，可在據(jù)樣品橫截面中心線的五個不同的固定位置調(diào)整。五個位置是：中心，距中心10mm (左和右)，距中心20mm (左和右)。

11. 樣品大小和形狀：

2 有效測量長度*長1750mm ， 寬度120mm

2 劈開的、水平放置的沉積物樣品，**外徑可達120mm

2 厚板狀沉積物樣品，厚度1-60mm， 寬度120mm

2 U形樣品槽

2 木材生長錐樣品、平板樣品或圓盤樣品，厚度1-60mm， 寬度120mm

2 洞穴堆積物（如鐘乳石）樣品，厚度1-50mm， 寬度120mm

12. 工作站：負責掃描控制及數(shù)據(jù)處理軟件。包括Core Scanner Navigator（掃描控制軟件）、Qspec（XRF光譜分析和元素濃度計算軟件）、ReDiCore（數(shù)據(jù)顯示軟件）及所有其他硬件驅(qū)動程序。

13. 冷卻裝置：冷卻水泵

14. 電源：230v/50Hz/三相，建議配UPS（選配）

15. 規(guī)格：4500×820×1570mm

16. 重量：800kg

深海沉積物樣芯，從上到下曲線代表元素的濃度變化：Fe， Ca， K， Si， Al

應用案例一

英國海洋中心和南安普頓大學地球化學領域科研人員，將土壤元素分析系統(tǒng)應用于東部地中海沉積泥的研究分析。

應用案例二

法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學的Kévin Jacq等利用SPECIM高光譜成像技術與CoreScanner樣芯元素掃描分析技術對法國布爾吉湖底沉積物樣芯進行了分析研究，結果發(fā)表于2019年《Science of the Total Environment》（High-resolution prediction of organic matter concentration with hyperspectral imaging on a sediment core）。

有機物（OM）含量常用于海洋湖泊沉積分析，以重建不同年代的碳通量等，550 °C燒失量法（Loss on ignition，LOI）被廣泛用于古氣候相關研究，但LOI具有費時、費力、對樣本有損壞、空間分辨率低（0.5-1cm）等缺點。為建立可靠、準確的模型，以進行高通量、快速、無損、高空間分辨率沉積物樣芯成分分析，作者綜合運用SPECIM高光譜成像技術、XRF CORESCANNER元素掃描分析技術，并以傳統(tǒng)LOI550燒失量法作為參照，對54 cm長沉積樣芯進行了分析研究。SWIR短波紅外高光譜（1000-2500nm）可以在15分鐘內(nèi)完成樣品掃描分析，空間分辨率200 μm。XRF CoreScanner分辨率為 200 μm，采用康普頓（非相干，incoherent）和瑞利（相干，coherent）散射數(shù)據(jù)的比值（inc/coh）作為有機物的表征量。

結果表明，LOI550 參考值與XRF inc/coh 比值及高光譜值均具備顯著的相關性，高光譜成像技術可以高通量、非損傷、高空間分辨率分析沉積樣芯有機物含量分布。該方法還可轉用于自然界的其它樣芯分析，如鐘乳石、土壤、冰芯、樹芯，并可用于推斷古環(huán)境，古氣候，土壤健康和污染等。

產(chǎn)地

瑞典

選配技術方案

l SisuCHEMA高光譜成像分析系統(tǒng)

l SisuSCS單樣芯高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

l SisuROCK多樣芯高通量高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

l SpectraScan高光譜成像掃描分析系統(tǒng)

部分參考文獻列表

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